水资源的实时监测分析

水资源的实时监测分析（共7篇）

水资源的实时监测分析 篇1

摘要：我国水资源短缺, 人均水资源占有量不足2100m3, 同时由于地区分布不均, 年际、年内变化大, 以及水污染严重, 更加剧了水资源紧张状况但过去我国在开发利用水资源的时候, 对水资源的管理工作重视不够, 必须加强水资源的科学管理。水资源监测分析工作是水资源管理和保护的重要基础工作, 为满足水资源管理和保护的要求, 必须加强水资源监测分析工作。

关键词：水资源,实时监测,分析

我国多年平均水资源量为28412亿立方米。河川径流量 (地表水资源量) 在世界仅次于巴西、俄罗斯、加拿大, 居第四位。但中国人口众多, 人均水资源占有量不足2100立方米, 约为世界平均值的1/4。同时由于地区分布不均, 年际、年内变化大, 更加剧了水资源紧张状况。总体上我国的水资源可以支撑经济社会的可持续发展, 但要较好的满足经济社会发展和生态环境保护对水资源的要求, 水资源开发利用保护的任务十分艰巨, 难度也非常大。因此, 我国水资源面临诸多问题和挑战, 必须加强水资源的科学管理。同时, 通过水资源的合理开发、高效利用、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护和科学管理, 建设节水型社会, 可以实现水资源的可持续利用, 为经济社会的可持续发展提供支撑。

1 水资源监测概念

针对水资源管理和保护的迫切需求, 提出了要加强水资源监测工作。要回答什么是水资源监测, 必须先了解水文监测概念。传统的水文监测主要服务的对象是防汛抗旱和水利水电工程建设管理工作。实际上传统的水文监测是防汛抗旱和水电工程建设管理的水文测报工作。水资源监测是指为水资源管理服务所开展的监测工作。水资源的管理应包括:水资源开发、利用、配置、节约、保护等方面。水资源监测的对象与传统水文监测的对象完全一致, 都是水体, 包括水的数量和质量。为了区分并能突出水资源监测工作, 一般所指的水资源监测是指对受人为活动影响的地表水、地下水、水质等的监测工作。长期以来水文系统已经积累了大量的基础信息, 这些信息也是水资源分析的基础, 也需要进一步加强监测。

2 水资源监测的形式

水资源监测可分为:水资源动态监测和计量监测。水资源动态监测是指对水资源动态过程进行实时监测。包括对空中水、地表水、地下水水量、水质的动态过程进行实时监测。水资源计量监测是指为掌握水资源数量或质量情况而进行的监测。包括水量计量监测和水质计量监测。在水量方面, 长期以来, 水文部门从事水文测验工作, 形成了一系列的标准法规, 建立了相对完善的技术标准及监督体系, 为防汛、水资源管理和保护提供了及时准确的水文水资源监测信息。但这基本上是以水量动态监测为主的监测工作, 还不能完全满足计量监测的要求。目前, 水文部门在水量计量监测还有许多方面需要进一步提高完善, 需要借助水量计量认证工作加以科学管理, 以促进水量计量仪器设备管理和人员培训的规范化、公开化, 提高水文部门的水量计量监测工作的技术水平和为社会提供公正数据的可信度。

3 水资源监测的实施

水文监测工作是防汛抗旱、水资源管理和保护、水工程建设及国家经济建设和管理的重要基础, 特别在历年的防汛抗旱工作中, 水文监测提供的信息发挥了重要作用。具体而言, 在地表水资源水量监测方面, 与传统的监测工作不同有:枯季 (或低水) 河道测验与洪水测验不同, 一般是宽河道、小流量测验;很多断面是在渠道或较小的河道或管道上, 与河道测验不同, 有其特殊性;一般水流流速较小, 甚至为零流速;水资源计量监测的测验精度相对要求较高 (主要牵涉到分水及收取水费、水资源费等) 。

3.1 地表水水量监测。

河道枯季 (或低水) 流量测验有其不同点, 如:小流量, 低流速。因此, 其测验方法也要根据不同情况选定。当河道天然流速没有超出流速仪的低速使用范围时, 仍可使用流速仪法;在有建筑物的地方, 可利用过水建筑物, 由测得的水位 (或水深、水头等) 代入水力学公式计算出流量;对于含沙量大的河渠, 流量范围0.006~90m3/s, 可用量水槽 (巴歇尔水槽) ;对于含沙量小的河流, 流量较小, 其范围0.001~1.0m3/s, 可用量水堰施测;此外, 根据不同情况还可选用:稀释法、浮标法、超声波法、电磁法等。渠道较规则, 因此一般除了可选用流速仪法外, 经常选用已有的建筑物, 或建设相应的测流堰槽等, 通过观测水位, 推求流量;对于含沙量较小、漂浮物较少的渠道, 可选用超声波法, 或利用声学多普勒仪器等进行自动监测。

3.2 地下水监测。

原先地下水监测都是人工观测, 随着自动观测的逐步普及, 在监测方法、颂次、时间等规定上已经不符合要求, 要充分考虑自动监测的情况, 以及按照分级管理的不同要求, 加以修正。水量监测包括开采量和泉流量两项监测。对建制市城市建成区、大型特大型地下水水源地、地下水超采区、大型矿山等要加强水量监测。

3.3 空中水监测。

开发利用空中水, 如人工增雨等刚刚起步, 对其增雨效果如何等也存在许多争议。但无论如何今后需要加强空中水监测, 特别要加强云层监测、人工增雨过程中的监测。要通过气象卫星、雷达对云层监测和对实际降雨、径流等立体监测, 研究了解增雨的情况及效果。同时, 还要加强大气监测、海洋监测等, 以研究气候变化、温室效应等对水资源产生的影响。

4 水资源实时监测分析系统

水资源实时监测分析系统是一个分布式的计算机决策支持系统。其主要目标是在实时监测的基础上, 实现特定流域或区域内水资源的信息采集、管理、决策支持和在线远程监控, 以快速、准确、便捷的数字化、网络化、信息化等技术手段, 辅助决策者科学、高效、正确地解决水资源管理、调度、保护等问题。其中实时信息处理和决策支持是整个系统的核心技术。系统的功能包括四个主要层次, 即:系统总控功能层 (人机交互界面) 、分系统功能层 (系统应用种类) 、子系统功能层 (系统应用模型) 、系统支撑功能层 (支持系统运行的基础环境) 。

4.1 实时监测。

水资源实时监测信息和通信传输是支撑水资源实时监测分析系统的基础。水资源实时监测有关内容在前述章节中已经详细论述, 但在系统中还应包括许多其他有关的信息。一般而言, 水资源实时监测信息应包括降水、蒸发、地表水及地下水水量和水质信息、工情、灾情、墒情、旱情、天气和植被等遥感信息、经济社会发展信息等。

4.2 信息管理。信息管理系统包括信息接收处理、信息查询服务、实时预警、信息发布等。

4.3 决策支持。

决策支持主要是指提供信息, 提供分析计算手段、提供历史范例和经验, 启发决策者发现问题, 寻求问题解决的途径、辅助决策者制定水资源调配方案, 并对方案进行评价。水资源决策过程一般可以划分为六个阶段, 即:信息收集、评价、预测、决策、实施、后评估。

4.4 远程控制。

远程监控系统是由实时监视管理、远程控制管理和监控指令反馈等三个子系统组成的。利用现代网络、通信和自动化监视及控制技术, 对流域或区域内的水利工程及测验设施进行远程自动监视和控制, 实现远程实时监测、监视及自动操作。

结语

世界各国所处地理环境不同, 历史发展的条件各异, 水资源情况差别更大, 许多国家缺水严重。我国一方面水资源紧张, 另一方面却存在严重浪费水、污染水的现象, 用水效率和效益低下。因此, 我国水资源面临许多问题和诸多挑战, 必须加强水资源的科学管理。同时, 通过水资源的合理开发、高效利用、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护和科学管理, 建设节水型社会, 可以实现水资源的可持续利用, 为经济社会的可持续发展提供支撑。

参考文献

[1]刘昌明.全球水循环与水资源[M].石家庄:河北教育出版社, 2000.[1]刘昌明.全球水循环与水资源[M].石家庄:河北教育出版社, 2000.

[2]钱正英.水资源统一管理[M].北京:中国环境科学出版社, 2002.[2]钱正英.水资源统一管理[M].北京:中国环境科学出版社, 2002.

[3]林柞顶.水资源持续利用和管理导论[M].北京:科学出版社, 2000.[3]林柞顶.水资源持续利用和管理导论[M].北京:科学出版社, 2000.

水资源的实时监测分析 篇2

为解决传统碾压工艺所存在的问题, 本文基于高精度GPS (cm级精度) 、红外温度传感器等外部硬件设备, 开发了基于碾压次数和碾压温度沥青路面压实实时监测及分析系统。该系统能够实现实时采集碾压过程中的压实次数和路表温度信息, 并以彩图的方式实时地反馈给操作手, 避免欠压和超压, 不仅提高了沥青路面的压实质量, 而且在提高施工效率、减少燃油消耗、保护环境方面都有积极的作用。

1 压实关键控制参数分析

1.1 压实度实时检测技术

目前已有的压实度实时检测技术主要包括CMV检测系统、日本酒井 (SAKAI) CCV、BOMAG的Evib[5,6,7]。CMV检测系统利用振动轮垂直加速度谐波分量, 反映材料被压实的程度, 许多振动压路机制造商如Dynapae、Caterpillar都采用了CMV测试系统。日本酒井公司的CCV (Compaction Control Value) 与CMV系统采用了类似的算法, 与CMV系统相比, CCV较为完整地采用了加速度信号谐波分量。BOMAG认为随着铺层材料的压实, 振动轮与被压材料之间的相互作用力将增大, 振动轮加速度信号特征的变化正是这种力学特性变化的反映, 将检测到的振动轮加速度信号通过信号处理并经过由力学模型确定的软件算法可计算出材料Evib, 来表征材料压实状况。

目前, 压实度实时检测技术已在土基、路基施工中得到了应用, 并取得了良好的效果[8], 但在沥青面层压实控制中应用较少, 且精度较差。分析其原因, 主要包括两个方面, 一是实时压实度检测是基于振动压路机与被压材料动力学响应特征, 只适用于振动压路机, 不能在胶轮压路机中使用;二是路基厚度较大, 材料较硬, 可以准确得到土壤刚度数据;但沥青面层厚度小, 沥青混合料材料软, 刚度数据受土基、基层等影响, 很难精确得到。

因此, 考虑沥青面层的特点, 本文暂不考虑实时压实度检测, 而是通过控制影响压实度指标的关键参数, 进而控制沥青路面的碾压过程。

1.2 碾压次数与压实度相关性分析

碾压次数决定对同一点施压的次数, 受沥青黏度阻力及粒料间阻力等因素的影响, 施压一次很难使内部颗粒达到最大的位移量, 必须重复施压才能达到理想值, 因此一般在碾压速度和压力一定的情况下, 碾压遍数越多压实效果越好。但当混合料的密实度达到一定值后, 再增加遍数就不会有明显的效果[9]。以某道面工程为例, 工程的碾压方案为:初压, 钢轮压路机碾压1遍;复压, 钢轮压路机2遍, 胶轮压路机1遍;终压, 静压收面2遍。检测方案为:每隔50 m选取某一横断面, 压路机每来回碾压算一遍, 紧接着迅速读取数据并作记录, 待碾压结束后整理对应横断面的密度测试数据。试验数据如图1所示。

由检测数据可以看出, 随着碾压遍数的增加, 密度明显增大, 且在1~4遍内密度呈直线增加, 碾压5遍后密度慢慢趋于平衡, 变化幅度较小。经过计算得出, 初压时压实度为85%以上, 复压时为95%左右, 尤其在碾压2~4遍时压实度增加明显, 最终趋于平衡时超过最大理论密度98%, 满足规范要求。因此, 针对此工程碾压以5~7遍为宜, 不宜过多。

1.3 碾压温度与压实度相关性分析

碾压温度是压实质量控制的关键, 直接决定路面成型的质量[5], 温度过高, 塑性越大, 越容易压实, 平整度越好;但温度过高, 会导致混合料隆起、裂纹以及前轮推料等问题。而温度过低时, 需要的压力较大, 碾压工作变得较为困难, 且容易产生很难消除的轮迹, 造成路面不平整。

某项目沥青路面施工过程中 (摊铺完成后) , 每隔1 min测1次沥青混合料的温度, 得到的热拌沥青混合料温度随时间变化规律如图2所示。由图2可以看出, 沥青混合料温度随时间的延长不断降低, 要想达到较好的压实效果, 必须把握碾压时机, 尽可能在高温状态下完成碾压。

1.4 碾压速度与压实度相关性分析

在振动压实过程中, 被压材料的颗粒由静止的初始状态变化为运动状态有一个过程, 碾压速度直接影响单位面积内振动轮对被压材料的压实时间。碾压速度快时, 生产率高, 但所得到的压实度低, 并且容易导致路面的不平整。因此, 既想达到规定的压实度, 又要保持较高的生产率, 就必须合理地选择工作行驶速度和碾压遍数。

2 硬件设备选型及开发

根据前文分析的压实监控系统关键控制参数的需求, 本文在调研相关硬件设备的基础上, 设计了系统的硬件模块, 其中包括中心控制模块、电源模块、卫星定位模块、温度传感模块, 如图3所示。

2.1 中心控制模块

本文中心控制模块基于通用的工控机, 进行独立开模设计, 保留系统需要的卫星数据输入接口、红外路面温度检测接口、振动加速度计扩展接口, 减少工控机的多余端口, 在控制器主板上, 预留振动检测数据采集卡位置。此外接口采取了防抖动措施, 避免施工中振动而导致通信接口脱落的情况。其设备接口图如图4所示。

2.2 卫星接收模块

在施工过程中, 位置信息、碾压次数信息以及速度信息主要由卫星定位数据组成。本系统采用了基于基站和移动站的差分定位技术, 经过后期的路面试验, 采用差分设备作为卫星信号接收处理模块, 能够达到厘米级精度的位置信息采集, 可以有效地将位置信息转换为碾压次数信息。

2.3 温度传感模块

经过多次测试论证, 系统最终采用工业级的红外温度传感器—美国雷泰RAYCML TV3型温度传感器进行路面温度采集, 该型号温度传感器检测温度范围为-20℃~500℃, 满足现场施工温度要求。

3 软件控制系统功能模块开发研究

软件控制系统主要包括3个模块数据采集处理模块、实时监控模块和历史数据查询分析模块, 其中数据采集和处理模块包括温度数据和卫星数据的采集和处理。

3.1 数据采集和处理模块

3.1.1 温度数据采集和处理模块

温度数据采集和处理模块接收温度传感器串口设备采集的温度数据, 并将串口数据转换成温度数据, 保存到数据库中。

3.1.2 卫星数据采集和处理模块

系统接收到的卫星数据是NMEA0183格式, 需要将数据进行进一步处理, 保存到数据库中。GPS位置数据采集和处理模块包括数据解析、数据量化、平面坐标转化。

(1) GPS数据解析

系统接收到的位置信息数据是NMEA 0183格式, 需要进一步处理成系统需要的GPS位置信息。系统启动后, GPS移动站会不断地发送NMEA0183格式的数据包, 它是一组包含有各种地理位置信息的字符串, 控制系统只解析和本系统相关的信息, 包括推荐最小定位信 (GPRMC) 和GPS定位信息 (GPGGA) [13]。

(2) 数据量化

压路机碾压次数彩图实时展示是本项目的核心。为了提高显示速率, 数据采集和处理模块在对GPS数据分析之后, 将其同步量化压缩;然后保存到数据库。通过量化, 一定程度上减少了数据量, 保证了项目的精度。

(3) 平面坐标转化

GPS采集的数据是经纬度数据, 而显示给操作手的是平面坐标彩图, 因此需要根据转换规则, 将经纬度数据转化成平面坐标数据, 同时保存到数据库。

3.2 实时监控模块

实时监控模块可实时显示压路机的碾压次数轨迹、碾压速度和碾压温度, 实时显示界面设计图如图5所示;界面的上方实时显示碾压温度和碾压速度, 主体界面显示碾压次数轨迹图。

碾压次数轨迹实时显示是项目的核心技术。由于压路机一直处于运动状态, 路面单位面积压路机经过的次数一直在改变, 这给压实次数统计带来了很大的困难, 同时由于数据采集频繁, 计算量大, 单位时间处理数据量大是本项目实时碾压次数展示的瓶颈。为了解决问题, 本文采用了以下核心技术。

(1) 数据量化和监测视野缩小

本项目在采集卫星数据时, 首先进行了数据量化处理, 这在一定程度了压缩了数据处理的量。通过缩小监测视野, 在满足施工实时检测的范围同时, 大大减少了工控机单位时间处理的数据量, 为压路机碾压次数实时展示奠定了重要的基础。

(2) alpha通道画笔绘图技术

传统的绘图模式采用路段分块绘图技术, 无法实时展示碾压次数。由于卫星传回的压路机轨迹点离散点, 首先需要根据压路机宽度连接并扩展为与压路机等宽的面路径, 如果以秒为单位累加, 数据会急剧增加, 直至超出工控机运算速率造成死机, 导致实时显示失败。

为解决以上问题, 本文摒弃以路面ID为依据的路段分块绘图方法, 采取根据压路机轨迹用彩色画笔直接画图的方法[11,12], 彩色画笔利用压路机的折返点作为画笔的起点和终点, 利用压路机的宽度作为画笔的宽度, 利用画笔的alpha通道叠加原理, 将压实次数信息记录在alpha通道中, 通过读取alpha值, 并将alpha值转换成RGB值, 将画面转化成直观的彩色色码图。

3.3 历史数据查询和分析模块

历史数据查询和分析模块主要用于施工完成后, 对当天或者固定某一段时间内碾压次数均匀性情况进行分析。系统以彩图的方式展示给用户, 用户通过彩图可以查看当天或某一段时间内的整体施工情况、碾压次数不足区域以及碾压不均匀区域, 为下一步的施工管理提供辅助支持。

4 系统应用测试与分析

为了检测系统合理性和稳定性, 在实验室进行了多次模拟测试, 并在嘉兴环城东路改造工程进行了现场测试。

嘉兴环城东路改造工程初压采用1台钢轮压路机, 复压采用2台胶轮压路机, 终压采用1台钢轮压路机。本次测试时间为一天, 分别在初压的钢轮压路机和复压1号胶轮压路机安装了2台设备。

通过本次现场测试得出以下结论: (1) 在硬件设备稳定性方面:各项设备在高温、强振的情况下都可以正常进行采集数据和运算分析工作; (2) 在实时监控控制程序稳定性方面:在碾压过程中能够实现实时采集和处理碾压次数、温度和速度数据, 并以彩图的方式实时展示给操作手, 可以指导操作手施工; (3) 初压单台钢轮压路机的碾压次数彩图如图6所示, 从彩图可以看出, 单台钢轮压路机整体碾压不均匀, 碾压效果不是很好, 初压只有1台钢轮压路机, 碾压不及时, 应增加1台压路机; (4) 复压1号胶轮压路机碾压次数彩图如图7所示, 整体比较均匀, 但是碾压路面的边缘均匀性状况不是很好。通过碾压次数彩图, 可以很好地指导操作手, 达到更好的碾压效果。

5 结语

(1) 本文开发的基于碾压次数和碾压温度的沥青路面压实实时监控及分析系统, 一方面能够在施工过程中实时指导操作手完成预定的碾压次数, 避免欠压或者超压, 提高沥青路面压实质量;另一方面还可以分析在施工完成后, 某一段路或某一段时间内碾压均匀性情况, 为下一步的施工管理提供辅助支撑。

(2) 实体工程测试结果表明, 该系统在高温、强震的环境中运行稳定可靠, 达到预期目标, 满足实际工程需要。

(3) 通过碾压次数彩图可以直观地看出碾压次数均匀性状况, 然而如何准确判定均匀性区域和不均匀区域, 还需要进一步提出碾压均匀性控制指标和控制方法, 并将其方法纳入系统, 由系统自动判定碾压均匀性区域和不均匀性区域, 从而实现碾压次数均匀性的准确判定。

(4) 关于后期的数据统计分析, 本文仅实现了碾压次数的统计, 建议进一步完善数据分析功能, 如碾压温度彩图分析、碾压速度分析等。

参考文献

[1]游东云, 杨海.沥青路面压实度检测中的几个问题[J].工程技术, 2009 (22) :68.

[2]李炎, 杨伟良, 付长凯.沥青路面压实度的主要影响因素及其提高措施[J].四川理工学院学报 (自然科学版) , 2013, 26 (5) :64-66.

[3]乔利红.高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究[D].天津:河北工业大学, 2006.

[4]杨春霞.碾压温度对SMA-13沥青混合料压实特性影响分析[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2011, 5.

[5]BOMAG Terrameter BTMOS BOMAG Compaction Management System BCM03 Compaction Control and Documentation Systems, 1998.

[6]汪学斌, 王宇峰, 刘洪海.压实在线检测技术的发展现状及前景[J].筑路机械与施工机械, 2011.03.

[7]Minchin Jr.R.Edward, Thomas, H.Randolph, Swanson, David C..Theory behindvibration-based, onboard asphalt density measuring system.Transportation Research Record, 2001.

[8]杨存柱.德国BOMAG公司BVC智能压实技术介绍[J].建筑机械技术与管理, 2006.9.

[9]王春玲, 李丛豪, 栗威.碾压遍数与温度对沥青道面压实度的影响研究[J].公路与汽运, 2013, 4.

[10]杜文雅, 宋卫平.智能压实中的GPS测距技术探讨[J].公路, 2012, 7.

[11]杨亚.ASP.NET2.0高级编程[M].北京:清华大学出版社, 2007.

水资源的实时监测分析 篇3

我台使用的是DF100A型PSM短波广播发射机，设备各机箱的封闭空间内，安装有许多高电压、大电流部件，在出现异态初期，常伴随出现温度升高现象，如若发现、处理不及时，可能造成故障扩大化甚至停播事故。另外，在排除设备异态的过程中，受安全限制，难以实现对一些可疑部件温度状态的实时监测。同时，传统人工日常巡视效率低、效果差，点温、摸温操作采集数据滞后，且使用红外测温仪只能远距离监测部分设备部件，精确度也不高。为提高对设备内部关键和可疑部件温度的实时监测能力，并对采集数据进行分析和记录，我台自主完成了本项目的设计实现。

二、仪器功能及组成

本仪器主要实现设备各重点和可疑部件温度的远程监测、分析、记录功能。由温度传感器、信号处理传输小盒和监测软件终端三部分组成，小盒与软件终端通过专用网络进行无线信号传输。系统框图如图1所示：

其中非接触式温度传感器布置于设备内部，根据需求对准监测温度的部位，通过传输线，将监测得到的模拟数据送至信号处理传输小盒，经AD变换为符合Modbus TCP通讯协议的数据流，通过无线传输模块发送至专用网络，自主开发的软件通过RJ45接口连接专用网，获取信号处理传输小盒发送的采样数据流，实现监测控制，并实时获取采集数据，进行温度显示和分析处理。硬件实物如图2所示，软件主界面如图3所示。

主要特点有：

1.系统所有硬件、软件均由本台技术人员自主设计开发，具备完全自主知识产权；

2.为发射机重点和可疑部位温度的实时监测，增加了实用、便捷、安全的手段，提升了设备运行维护的能力；

3.充分综合运用传感器、信号处理、无线传输等硬件技术，并与软件系统深度契合；

4.人机界面友好，监测温度有实时、曲线两种显示模式，全面提升用户体验；

5.监测传感器体积小，非接触式传感器支架可全方位全角度旋转，使之在设备有限空间内安放灵活简便，使用安全稳定，不影响装备运行；

6.监测数据精确，误差率≤5%;

7.数据采集经AD转换后，通过无线传输，局域网内任何节点均可实现温度监测；

8.历史数据记录详尽，全部图形化显示，温度变化趋势直观；

软件安装简便，运行环境无需其它配置，系统占用资源小。

三、组件技术详解

（一）温度传感器及支架

温度传感器采用某型在线式红外传感器，测温系统精度为±1%，标准0～5V模拟信号输出，30℃～500℃宽测温范围，150ms响应时间，4mm小光阑尺寸设计，适用于恶劣电磁环境，体积小巧，适于安装空间有限的应用场所。

传感器采用立式三维多轴支架作为支撑，可多角度多方向灵活调整传感器测试位置，如图4所示。

只要根据机箱空间大小和所需测试位置，选择适合长度的支架轴和转轴头，就可以满足最高0.6m，半径0.3m范围内部件的温度测试，同时支架底板只有0.06m*0.02m大小，故适宜在狭小机箱内使用。

为确保支架在机箱内安置牢固稳定，支架底座安装具有66kg吸力的强磁性材料，根据需要还可装配负重金属板，完全满足支架稳定性要求。

（二）信号处理传输小盒

小盒内包含信号转换、无限传输和电源模块，实物见图2。

信号转换模块通过Modbus TCP通讯协议，将传感器输出的模拟信号转换为RJ45接口数字信号输出，可与支持该协议的各类系统对接；实现8路电压模拟量采集输入，全差分16位数模转换，0.1%高精度模拟量测量精度；具有双看门狗设计，稳定可靠，永不死机；全端口防雷保护，安全等级高；在8路输入的基础上，还可通过485串口级联，具有极强的扩展性，为下步综合监测分析仪的设计实现，预留了足够多的传感器信号转换接口。

无线传输模块将前级输入的采样信号数据流，转换为通用2.4GHz无线传输频率，经天线发送至无线局域网。因传输频率与发射机相隔多个频段，故不会受到设备强电磁场干扰。

电源模块为温度传感器和小盒内两个模块提供直流电源，根据需要选择了5V2.2A/24V1A两路双组输出开关电源，额定功率35W，具有过流/过负载保护功能，同时符合UL1012安全规范和FCC Part15 J Conduction电磁设计规范。电源输入接口采用标准带开关和保险的品字插座。为提高仪器使用便捷性，下步拟将电源改造为可充电式设计，使之实现完全独立的无线工作模式。

为进一步确保仪器不受发射机强电磁场干扰，小盒使用了全密封金属材质，具备良好的电磁屏蔽效果。

（三）监测软件终端

软件基于C#平台和Access数据库，全部自主编写，主要包含实时温度采集、数据存储和图形化分析三个功能。每次监测的历史数据保存于后台数据库文件中，可通过关键字和时间进行搜索，并实现曲线图显示；软件界面友好，安装使用简便，除常用的Office Access软件外，不需依赖其它任何后台程序；占用资源小，在4台计算机上实测最大占用内存不超过18M，可流畅运行于各Windows操作系统。软件程序流程如图5所示，常用界面如图3、6、7所示。

四、研发过程中的两个关键问题

（一）温度测试数据的准确性

温度检测采样过程中，信号需经过传感器、信号转换、软件计算等步骤，都存在一定误差，可能造成温度监测不准确。

1. 温度传感器误差：

选用的温度传感器光学分辨率（距离系数）为4:1，当被测目标尺寸大于传感器测量视场时，就能够获得±1%的测量精度。例如，经计算，200mm直径范围的测量目标，测量距离应小于57.8mm，即可获得较为精确的测量值；

2. 信号AD转换误差：

具有0.1%高精度模拟量测量精度，可忽略不计；

3. 软件算法误差：

我们对AD转换后读取的数字信号，和实测温度数据进行多次比对，绘制关系曲线图并进行自动计算，得出两者关系公式，编入软件程序，进行数据转换计算。采样数字信号与实测温度对应关系曲线如图8所示。

经试验比对，测试温度与实际温度误差≤5%。

（二）程序编写中四个重难点问题

1. 温度曲线图绘制：

通过搜索、读取数据库文件对应数值，基于BitMap算法，将所需数据逐个进行标点连线，形成温度曲线图；

2. 数据采集时间间隔算法：

AD转换后数据根据计算机性能会逐个写入自动生成的寄存器，我们根据需要的时间间隔，计算获取相应序号的寄存器值，写入数据库，并绘制成曲线图；

3. 自动分组绘图：

为区分每次不同部位的温度测试数组和绘制曲线，程序专门为记录数据设置了标识属性，每次读写数据时，自动添加数据标识，数组监测第一个数据标识位属性写入1，之后每个数据属性为0，每次绘图从1开始绘制，到下一个1停止；

4. 末次数组检测：

检测数据库总行数和当前行数序号，若两者相同则自动停止绘图。

五、应用展望

本仪器不仅适用于各型大功率发射机内部温度的实时监测分析，而且还能广泛运用于各类工业、机械设备内部部件温度监测，以及其他任何需要长时间进行远程监测记录温度的场合。相比较其他品牌的温度监测仪，本仪器的温度传感器可根据不同使用条件和量程进行更换，或者增加温度传感器的数量，且温度数据记录和分析直观，人机界面友好，具有更广阔的应用前景。

摘要：为解决我台大功率短波发射机重点和可疑部件在相对密闭的环境下,无法对温度进行实时监测的问题,我台人员自主研究设计了一款具有非接触式远程实时监测、分析、记录功能的温度监测仪,从而有效提升设备检修维护能力。本文从仪器功能及组成、组件技术详解、研发过程中存在问题等方面展开论述。

水资源的实时监测分析 篇4

目前, 国内江苏、内蒙、云南等省市相继投入数字化变电站, 其电压等级有110k V、220k V, 且电压等级不断提高。根据河北南网数字化变电站建设和发展的实际需要, 研究远程实时采集监测、在线分析系统, 以实现对数字化变电站数字计量装置的实时监测与分析验证。

1 数字化计量装置实时监测与分析系统技术内容

1.1 软件设计原则

河北省数字化计量装置实时监测与分析系统, 在架构设计上按照技术先进、稳定可靠、易于维护、高扩展性的原则进行, 要求系统能够具有足够高的开放性、安全性、可用性、可维护性、可扩展性及可靠性。

1.1.1 开放性

河北省数字化计量装置实时监测与分析系统遵守IEEE POSIX 1003.0工作组定义的开放性, 提供基于标准的图形用户界面编辑、生成工具、访问接口;该系统提供标准的网络通信应用层协议和应用基本函数及调用接口;该系统提供系统应用级开发的环境, 并提供标准的应用编程接口 (API) 。该系统基于开发环境及标准的API基础上, 用户可在此平台上进行应用软件的开发及集成。该系统满足将来第三方软件的接入。

1.1.2 安全性

数字化计量装置实时监测与分析系统采取严格的措施来确保数据存储、数据恢复、系统结构和其它操作的安全性。只有系统管理员有权进入和操作授权密码, 其他操作员的权限将由系统管理员授权。

1.1.3 可用性

数字化计量装置实时监测与分析系统实现了数据真实性、准确性和可用性。

1.1.4 可维护性

数字化计量装置实时监测与分析系统的软硬件和数据库易于维护, 系统具有自检能力和自诊断能力。

1.1.5 可扩展性

数字化计量装置实时监测与分析系统具有良好的可扩展性, 包括工作站、服务器和网络设备以及软件功能, 电量监控系统满足下列要求:系统采用模块化设计, 模块功能升级不影响系统运行;系统升级到最终规模后, 不会过多占用系统资源, 保证系统20%的资源裕度;系统具备软硬件的扩充能力, 可以逐步扩充。

1.1.6 可靠性

软件采用.NET三层应用体系结构, 数据库服务层、业务逻辑层和UI显示层每层的损坏不影响其他层的运行, 应用程序不会退出。

1.2 系统架构

整个系统由数据采集服务器、数据库服务器和web发布服务器构成。数据采集服务器负责与变电站电能量采集终端通讯参数的配置、管理, 电量数据的实时采集, 实时入库;数据库服务器采用oracle数据库存储采集上来的原始电量信息, 并在后台完成电量信息的统计、计算, 存储。Web发布服务器上部署了用于web访问程序。连在信息网内的有权限的工作站均可登录并使用本系统。

1.3 系统功能

1.3.1 数据采集子系统

通讯采集子系统是数字化计量装置实时监测与分析系统重要组成部分, 负责与数字化变电站的连接、电表数据的采集、电量数据的汇总、电量数据的入库、通讯通道状态的监测和统计等工作, 是其它子系统的根本。采集子系统的稳定运行是整个系统正常运行的保障和前提。通讯采集子系统主要包括:保障模块、同步模块、采集调度类模块、规约模块、工具模块、日志告警模块。

1.3.2 应用管理子系统

(1) 系统维护。提供了系统菜单的添加或删除功能, 可修改菜单位置和菜单信息。对本系统定义的所有用户信息进行维护, 本模块只能以管理员的身份进行操作, 管理员可以添加新用户、删除用户和修改用户信息。显示当前连接的用户列表, 管理员可以手动断开普通用户的连接。对本系统定义的所有系统常数进行维护。修改当前登录用户的登录密码。断开当前的连接, 重新打开登陆页面。

(2) 计量点分类。此子菜单用于配置计量点的分类。可以根据需要把计量点划分为不同的分类, 发电上网关口、网间联络线关口和供电关口可以分别按厂站分类、建立清晰的数据组织结构。

(3) 统计电量。此功能用于查询一个或者多个计量点的电量数据和表底数据, 用户可以选择按照年、季、月、旬、日和时等多种时间方式查询, 也可以选择分组和时间的统计方式。

(4) 分类电量。此功能用于查询一个或者多个计量点的电量分类数据和表底数据, 用户可以选择按照年、季、月、旬、日和时等多种时间方式查询, 同样用户可以选择是否显示子级分类。

(5) 数据分析。系统定时根据获取到的数据进行旁代路分析, 当系统判断发生旁代路事件时, 便提示系统操作员进行手动确认, 决定是否需要执行旁代替换操作。所有旁代路替换操作都可以回退到替换前状态。系统自动分析主表和备表的数据, 如果主表和备表的数据超过所设限值, 系统自动报警提示操作员进行处理, 操作员可以根据主备分析结果, 决定是否进行主备替换操作, 主备替换操作可以回退到替换前状态。系统自动分析分析判断电表的表底值是否发生回零、换表等事件, 并正确计算出电量统计值。

电量人工增补功能用于查询一个计量点在指定日期时间内的补录数据追补结果, 并进行人工增补。追补类型主要包括:追补电量、退补电量、旁代替代、统计缺失电量、主备替换、对端替换等。

数字电能表在正常计量的情况下, 与电子式电能表数据进行分析, 二者相对误差在合理范围之内。用全数字表计算母线不平衡率时, 波动较小, 运行平稳, 误差小。电量负荷的大小对数字化计量装置的计量准确度有较大的影响, 当负载过小时将导致计量误差大、波动大。

2 结论

系统实时采集数字化变电站的电能信息数据, 在线监测数字化变电站计量装置的运行情况, 提供采集故障报警功能, 为系统的安全稳定运行提供了保障。提供了图形化的浏览界面, 方便数字化变电站电能信息数据的查询、统计、分析、监测。为数字化变电站电能信息数据的比对、分析提供了完善的手段。

水资源的实时监测分析 篇5

成本效益分析在医疗设备资源配置和使用中所发挥的管理效益,越来越得到政府主管部门和各级医疗机构的重视[1]。医疗设备管理行业亟待建立分析手段先进、标准统一和方法科学的成本效益分析技术规范[2]。

建立和健全成本效益考核数学模型和分析方法,对客观考察投资成本、准确考核设备实际运行,既是成功开展成本效益分析的基础,也是达到预期效果的关键[3]。

1 成本效益分析模型建立的原则

目前,有关医疗设备成本效益分析,主要借鉴会计学上常用的经济效益分析方法,无论静态法还是动态法,均是以经济收益为指标,分析投资回收期和经济收益率[4]。

医疗设备资源投入和运行目标,是以社会效益的创造为根本出发点的[5]。我们针对医疗设备这一特殊社会资源,探索出在医疗卫生的社会性和公益性原则基础上,符合现阶段社会发展和行业管理需要的成本效益分析模型应该是:结合医疗卫生特点及设备实际情况,制定出以设备使用率为收益指标,以设备投入、运行消耗为成本,借助医院信息化建设的成果,设计相应的统计方法,建立计算模型,能够实现医疗设备实时运行效益分析[6],经信息系统处理形成多种报告和指导数据,最终达到指导合理配置和临床更好使用的目的。系统结构框图,见图1。

2 医疗设备成本效益实时监测模型的建立

实时监测模型建立的关键在于如何通过全面、科学、快速、有效的方法将设备的使用效率实时直观地反映出来。我们首先定义一个设备使用效率为:

据此需要获取的数据包括:每次使用用时、实际使用次数和设备完好时间。由于不同类别的设备,表征其使用效率的参数会存在很大差别,因此,针对不同类别的设备将采取不同的监测模型。

(1)收费类设备的监测模型。医疗收费项目的收费单位一般为按时间收费或按次计费。按次计费的实际使用时间可通过医院HIS的收费信息确定的使用次数与设备设计和核定完成该项目所需要的理论时间相乘得出其实际使用时间[7];按时间计费的可根据医院HIS的收费信息计算出其实际使用时间[8,9]。同种设备的不同检查可通过增加附加码的方式进行区分,不需明确区分的设备可采取同科室平均分配的原则进行使用时间分配。设备完好时间指的是去除检修时间外的设备使用时间和设备待机时间。

(2)辅助类设备的监测模型。辅助设备为完成不同医疗目的提供了必不可少的支持,但又不能通过收费项目直接反应其实际使用情况,而且不同的辅助设备具有不同的使用方法和使用属性,因此,对于辅助设备的监测应该根据设备的具体情况具体分析对待,建立适合的监测模型。如激光相机的使用效率评测可引入实际出片量与工作时间内理论满负荷出片量的比值,实际出片量的获取可以通过设备信息交换接口,实时读出激光相机记录的打印次数的方法完成。其他可参考的方法有读取设备记录的使用信息,或开发相应的监测模块通过试剂的消耗情况或工程技术参数指标的变化情况等间接获取得到设备的实际使用时间。

3 医疗设备成本效益动态分析

医疗设备成本效益实时监测模型得出的使用效率、设备完好时间、实际使用时间、经济效益情况等可在医疗设备决策和使用管理的多个方面提供指导和帮助。

设备的完好时间可以反映医院医疗设备维护保养质量和工作效率,以及设备的可靠性指标与是否需要更新。

设备的使用效率结合收益情况可以反映物价部门的收费定价,以及设备的技术档次。使用效率高,收益情况差,说明设备的档次偏低需引进高档次设备,或者是物价部门的收费定价偏低;使用效率低,收益情况好,说明设备的档次较高(病源量无法达到设备的饱和状态,需加大业务推广,争取为更多患者服务),或者物价部门的收费定价偏高;使用效率高,收费情况好,说明该设备的引进使用在一个良性循环的轨道;使用效率低,收益情况差,说明设备的使用方面需要加强。

使用效率的高低标准的评价,需要经过一定时期的统计分析,结合社会经济发展等多方面的因素来确定。分析范围的选择决定了最终数据所反映出的问题。

4 小结

我院为陕西省首家开展医疗设备成本效益分析的医院,在2005年即制定了严格的规章制度、规范的程序办法和科学的操作方式,并逐步完成了HIS、PACS的建设,初具数字医院规模。近两年借助医院综合信息平台逐步开展实时成本效益分析办法,在实践中成功应运于调控设备总规模,指导投资方向、计划立项确定等设备管理环节,对改善医院经营管理、提高医院的综合效益发挥了积极作用。全院设备综合经济成本回收率连续3年保持在5%以上的增长,设备平均运行使用率增加连续3年保持在6%以上。

总之,我们建立的以使用效率为桥梁,结合收益情况、设备完好率、收费定价标准、业务开展情况等多方面的医疗设备成本效益实时监测模型,以及设计的动态分析方法能够实时的获取成本与效益之间的数量关系,根据效益分析结果可掌握设备配置的合理性,预防设备购进的盲目,亦可使科室将已有设备用好用足。

参考文献

[1]周硕艳.提高医疗设备投资效益的几点思考[J].医疗卫生装备,2010,31(4):92-93.

[2]姚燕娟,傅海蓉,吴奕.医疗设备效益分析存在的问题及对策[J].医院管理论坛,2011,28(8):24-25.

[3]牛晓洋.医院医疗设备的管理[J].中华现代医院管理杂志,2008,(6):86-87.

[4]李帅帅,王凤,施安,等.医疗设备的效益分析方法和作用[J].中国医疗设备,2011,26(5):115-116.

[5]陈啸宏.深入学习实践科学发展观,努力做好卫生系统基本建设和大型医用设备管理工作[R].2008年全国卫生系统基本建设和装备管理工作会议,2008.

[6]金绍杰,李学芳.开展医疗设备成本效益分析的实践[J].基层医学论坛,2011,(4):97.

[7]种银保,罗鑫.医疗器械成本效益分析在HIS上的研发与应用[J].医疗卫生装备,2009,(1):59-61.

[8]肖开敏,郭鹏,于维海.医院在用仪器设备的效益管理和资源共享[J].中国医疗设备,2010,25(8):65-67,86.

水资源的实时监测分析 篇6

大庆油田是一个以油气生产为主, 集勘探、开发、施工作业、后勤辅助生产、多种经营、社会化服务为一体的, 专业门类齐全的国有特大型企业。油田的勘探、钻井、测井、录井等是野外作业, 流动性强, 点多、分散、距离长, 施工现场与公司之间的信息交流长期以来没有好的解决方案。抽油机是油田主要的连续运行设备, 需要2 4小时不间断运行, 但由于其分布范围广且处于野外, 工作人员对于它的运行状况很难及时了解, 如果有一口井发生故障, 往往许多天后才发现。在一定程度上影响了采油单位的正常生产, 因此GPRS网络的远程抄表系统AMRS, 己经成为众多科研人员关注的重点[3]。

在上个世纪8 0年代, 美国发明了自动抄表技术即 (AMR) , 最初的目的是用自动抄表技术来代替人工抄表, 既节省了人力也提高了效率。随着电子信息技术以及大规模和超大规模集成电路的发展使得网络系统向低成本和低功耗方向发展, 同时系统的快速性、稳定性、准确性也得到了提高。

基于GPRS的抽油井参数实时监测与故障分析系统的原理即通过GPRS网络进行数据的传输, 而硬件则采用了PLC为主的硬件系统, 充分发挥了PLC的稳定性与灵活性, 利用P L C在线编程、硬件搭建与控制系统可时变的优势, 结合数据库理论完成了整个系统的配置和搭建[4]。

2 系统的整体设计方案

整个系统方案的思路是通过各种传感器在油井现场进行实时数据的采集, 主要包括电机工作的电流、电压、电机转速、功率因数、有功功率和无功功率管道流量、压力、等, 采集的数据有数字量也有模拟量, 通过PLC的模拟扩展模块可将模拟信号转换成数字信号, 处理后的数字信号通过GPRS设备 (DTU) 将数据通过网络识别特定的端口号, 传输到指定的数据库 (GPRS网络数据传输如下图2) , 有数据库接收数据, 对数据进行采集, 最后将数据显示到与数据库相连接的人机交互界面进行观察。主控中心通过调取数据库中的数据了解当前油井的工作状况, 并且与设置的数据进行对比, 做出故障分析, 达到智能决策的目的。一旦发现设备出现故障, 主控中心会迅速做出判断, 关断油井并派工作人员去处理, 达到减少人员编制, 提高生产效率和减少设备损耗的目的。在系统的设计中, 我们借鉴了远程抄表系统的思想, 对于整个系统的执行都起到了很大的帮助作用。系统的整体框图如下图1[5,6,7]。

3 硬件PLC的原理

针对系统的要求, 我们应该选用传输质量高、速度快、带快稳定以及结构灵活的硬件系统, 所以我们选用的系统的硬件PLC是OMRON公司的CPM2A型号的P L C, 该P L C不受环境的限制, 接口灵活而且可提供14Mbps的带宽, 传输速度最高可达到200Mbps, 更重要的一点是该款P L C价格低廉, 使得系统的成本设计降低, 便于时间的应用与开发。系统PLC负责模拟量和数字量的采集, 并且与DTU连接发送数据, PLC与DTU之间的连接采用RS232协议。主控中心决策出油井出现故障时, 会通过DTU给PLC下达指令, PLC关断油井, 也就是切断主电源。方案中考虑到前方电机是高压电机, 不采用远程启动模式, 以免周围有人造成误伤, 必须由维修人员到达现场检查后才可重启设备, 如下图是PLC模拟量采集的编程梯形图、PLC输入口的分配和模拟扩展模块的分配。

4 数据的传输

4.1 系统通信特点

通过对系统的分析, 我们总结了系统数据传输的特点:计算机能上网就能与远端串口设备建立无线通信;在任何一台可以访问internet的计算机上安装COMWAY无线串口软件均可与远端DTU连接的串口设备进行透明通信。无需固定I P地址, 无需花生壳的动态域名, 无需网关的端口映射;多个计算机可以同时监听一个串口设备发出的数据, 提供基于无线串口平台的A P I程序, 方便客户构建自己的应用程序。

最后, 我们得出了用DTU进行数据的传输和通信。

4.2 DTU通信协议

基于对系统通信的稳定性考虑, 我们选用了Comway协议, 该协议是北京天同诚业科技有限公司基于TCP/IP协议开发的通信协议, 仅用于与COMWAY DATA‐SERVER通信服务器建立连接。具体配置如下界面所示。

COMWAY DATA‐SERVER服务器地址设置为:ds.fusionunix.com, 端口号:9000。DTU模块ID号是出厂设定的唯一识别ID号。

4.3 数据的读取显示

在我们通过D T U得到了数据之后, 我们就需要将数据记录并将所得数据显示出来, 这样通过人机交互, 我们可以读取数据进行油井的监测与故障分析[8]。以下为主控中心界面。

5 结束语

系统的设计目的在于对整个油井电机系统的监测与故障分析, 我们通过对系统的硬件PLC的电路设计、软件的编程设计, 以及数据库与界面的设计, 通过DTU的GPRS通信将整个系统串联起来, 实现了对油井电机数据的存储, 全天候数据采集, 实时观察油井电功参数的变化。实时监测被控参数的异常变化, 通过GPRS设备可将采集到的数据源源不断的发到主控中心的数据库里。实时故障报警, 当传入数据库的数据与设置的数据达到一定差值时, 进行故障报警, 主控中心作出故障分析[9]。

摘要：随着无线通信技术的高速发展, 人们对GPRS技术研究也越来越深入, 从而激发了人们对于远程无线控制技术的热情。本文研究GPRS技术在抽油油井的参数监测以及油井系统故障分析, 解决了远程抄表以及远程控制的多个问题, 充分利用了无线通信的方便快捷、成本低廉的特点。本文给出了该系统的设计思想:通过传感器对油井数据进行采集, 经过PLC进行数据处理, 然后将数据传输给DTU, 再由DTU发送给数据库, 通过界面将数据显示出来, 针对得到数据进行监测。该系统能够提供良好的实时监测与诊断, 有很好的发展前景[1]。

关键词：GPRS无线通信,PLC,数据库系统与界面,DTU

参考文献

[1]槐利, 丁丁.基于网络技术的远程抄表及水费管理系统设计[J].太原理工大学学报, 2006, (37) :110-112.

[2]潘桂新, 黄道平, 李向阳, 陈银康.智能抄表系统的集中器的设计和实现[J].电子质量, 2006 (3) :1-3.

[3]彭明明, 胡国栋, 程文刚.GPRS无线远程抄表监控系统[J].城市燃气, 2006 (1) :3-8.

[4]王安宁, 何东健.基于GPRS的远程无线自动抄表系统[J].农机化研究, 2005 (1) :251-253.

[5]王灿利.自动抄表管理软件系统的设计[D].哈尔滨理工大学, 2008.

[6]申妙芳.基于嵌入式与GPRS的抄表系统的研究[D].西安工业大学, 2009.

[7]安中印.基于GPRS自动抄表系统主站设计与研究[D].中南民族大学, 2008.

[8]唐伟, 张建波, 范文宾.基于GPRS技术的远程抄表系统设计[J].电力系统通信, 2004 (12) :37-40.

水资源的实时监测分析 篇7

1 冷链温湿度定点实时监测网络平台系统

(1)适用范围:冷库、冷藏车。(2)功能:具备监测数据查询、自动报警及查询统计等功能。(3)开关机操作及运行状态指示:监测设备具有开关机健、功能查询健和功能指示灯。中心安排专人负责平台的监测数据状况,发现冷链设备运行异常及时分析处理。(4)设备安装:每个冷库安装3个探头,探头要求安装在冷链设备中间位置,每5分钟采集一次监测探头区域温湿度数据,并上传至冷链监测管理平台。(5)温度设定:常温冷库运行温度范围为2℃～8℃,低温冷库运行温度范围为-20℃以下。(6)系统运行要求:各级疾控中心安排疫苗冷链管理人员,每天查看冷链设备的运行状况,及时查看和响应处理,并及时在平台上做好相关记录。(7)冷藏药品和温度记录仪的摆放:冷库内疫苗应按品种、批号分类堆放,采用冷藏车运输疫苗时,应先行启动冷藏车制冷设备,待车厢内达到规定温度后方可使用。

2 冷链温湿度定点实时监测网络平台系统的功能及应用

疫苗在运输和存储等环节有严格的冷藏保温要求,温度过高或过低都会对疫苗的质量产生影响,使疫苗的效价降低甚至完全失效。人工测量和纸面记录的冷链监测方式不能完全满足现代生物制品存储和运输需要全程记录温度的管理要求,全自动与实时监控生物制品冷链管理信息系统能解决此弊端。

系统采用先进的温湿度网络检测仪与监控中心平台相结合的系统架构,实现了对疫苗运输、存储等环节的温湿度自动实时监测。温湿度网络检测仪应用于各级冷库、冷藏车监测,能够实时采集探头所在位置的温湿度,并通过GPRS网络无线回传给监控中心。监控中心管理平台可实现以下功能:(1)接受、管理所有检测仪上传的温湿度数据。(2)存储全部冷库、冷藏车的历史温度记录。(3)实时查询、打印任何一个冷库当前的温湿度情况。(4)调阅任何一个冷库或冷藏车任何一个时段的温度记录,并绘制曲线直观表达。(5)实现日志管理。(6)实现多种报表的统计和查询。(7)提出冷库关机申请。(8)实现短信告警。(9)实现超温、潮湿短信告警。(10)授权、修改和增减接警人员信息。(11)查询告警记录,统计告警数据,进行告警原因说明。

3 冷链温湿度定点实时监测网络平台系统应用后所取得的效果

全省各疾控中心都实现安装了冷链温湿度定点实时监测网络平台系统,实现了冷链温湿度数据平台实时监测记录、冷链数据异常时能及时发送短息告知冷链管理人员及数据查询统计等功能,建立了完善的生物制品冷链监测网络系统,能够覆盖网络区域内所有监测点,满足了用户对疫苗存储和运输过程的规范化、信息化管理的工作需求。具体如下:(1)发现了遮挡压缩机温度探头对冷库实际温度的影响。(2)发现了判断冷库设备压缩机启动频率分析压缩机制冷效果即密封情况。(3)发现了估算冷库压缩机参数的合理值。(4)及时发现了由于断电等情况导致压缩机停止工作冷库温度高于正常值的情况。(5)发现了疫苗不按规定堆积而影响冷库内空气循环导致温差很大的情况。(6)发现了压缩机测温探头测温不准的情况。(7)发现了冷库门口气帘在疫苗出入库时有很大的保护作用。(8)发现了部分地区常温冷库在冬季压缩机不工作的情况下出现的低温告警。

建立生物制品冷链的全程温湿度追踪、预警的综合信息服务平台,有效加强了对疫苗存储、运输中的温湿度管理,能保证疫苗质量、保障预防接种的安全性和有效性。作用和意义如下:(1)能够与生物制品管理系统数据共享,实现疫苗流通和使用过程的整合管理。(2)用全自动化的信息化监测技术手段取代人工测量和纸面记录,在保证数据的实时性和正确性的同时,极大地提高了用户的工作效率。(3)长期保存详细的监测结果,为用户安全监管,责任认定提供数据支持。(4)为上级单位考核提供有效的数据支持。(5)解决了长期以来冷库内因为疫苗堆放导致的冷库内温度不均衡的问题。(6)发现冷库温度范围参数和自动除霜参数设置异常,确保冷库温度保持在规定的范围内。(7)及时发现因疫苗码放问题、制冷设备运行故障等导致的失温情况,以避免疫苗长时间失温而报废损失。(8)通过分析温度记录,及时解决一些以前人工监测难以发现的问题,如:开关门对冷库温度的影响、不同季节对冷库温度的影响,并对冷库的参数及时做出相应的调整。

4 讨论

冷链是指为保证疫苗从疫苗生产企业到接种单位运转过程中的质量而装备的储存、运输冷藏设施和设备。冷链设施、设备包括冷藏车、疫苗运输工具、冷库、冰箱、疫苗冷藏箱、疫苗冷藏包和冰排等[1]。为进一步落实《中华人民共和国疫苗流通和预防接种管理条例》[2],加强对疫苗储存、运输温湿度的监测与管理,保障预防接种的安全性和有效性,江苏省疾控中心成功建立了冷链系统自动化温湿度监控网络,从而改变了过去每天由冷链管理人员定时定点使用温度计观察记录每座冷库温湿度数据的情况,实现了冷链温湿度监测的自动化、网络化和信息化,大大提高了工作效率。冷链温度监控系统对每座冷库(每辆冷藏车)进行编号,并在冷库中(冷藏车中)安装温湿度探头,然后通过局域网络(GPS定位),将监测到的温湿度数据显示在计算机屏幕上,管理人员只需要通过计算机屏幕就能直观地了解每座冷库(每辆冷藏车)的温湿度变化。该系统除了自动采集数据外,还具有实时显示温湿度数据的功能,它即可以自动绘制每座冷库(每辆冷藏车)的温湿度变化曲线,又可以用表格形式显示监测结果[3]。利用本系统可以随意查询任意时间段任意一座冷库(冷藏车)的温湿度数据,监测结果不仅能长期保存在计算机硬盘上,而且能通过打印机对数据表、曲线图进行打印,这样就保证了冷链系统温湿度监控电子、书面档案的完整性。

冷链温湿度定点、定时监测网络平台系统存在的问题及对策:(1)部分冷库的运行参数不合理,具体表现为常温库制冷机温控探头的温度在8℃后没有及时启动,低温库制冷机温控探头的温度至-20℃后没有及时启动;后经调整后运行正常。建议常温冷库制冷机的运行范围为4℃～6℃,低温库制冷机的运行范围为-20℃以下。(2)部分冷库的监测探头被疫苗箱严重遮挡,从而影响环境测温数据,经沟通指导后运行正常。曾发现制冷机的温控探头(外置温控探头)被用户堆放的疫苗遮挡,造成冷库工作出现零度以下超低温的运行状态,管理员要加强责任心,避免类似情况发生。(3)冷库疫苗堆放遮挡了制冷机出风口,影响冷库环境的整体制冷效果,应避免类似情况的发生,尽可能地保证冷库空气的循环流动。(4)冷库盘存疫苗期间库门开启时间过长,造成冷库环境温度超值,需要很长时间制冷降温。管理人员应控制冷库开门的时间和进入冷库的人数,此外在冷库门口安装气帘或塑料门帘也可以达到很好的保温效果。

本系统采用服务器/客户端方式,实现多个计算机终端进行数据显示与监控的功能。同时,它还具有一个重要功能,即短信自动报警功能。根据每座冷库(每辆冷藏车)设置的温湿度参数,如果实时监测到的温湿度一旦失常,计算机屏幕便以醒目的红色闪烁提示报警,然后通过通讯网络向事先设定的管理人员手机发送报警短信。我省冷链系统自动化温度监控网络的成功建立,使冷链系统温湿度监测工作更加方便快捷,实现了对免疫规划疫苗贮存、运输工作的全程自动化管理,使我省冷链系统管理达到了一个新的水平。

参考文献

[1]卫生部.计划免疫技术管理规程[S].1998:65.

[2]2中华人民共和国卫生部.预防接种工作规范[S].2005-09.